Question

4．工業(yè)鐵紅的主要成分是Fe₂O₃，還含有少量的FeO、Fe₃O₄．
為了測(cè)定鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，興趣小組的同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你參與過程分析．
【資料1】草酸晶體（H₂C₂O₄•3H₂O）在濃H₂SO₄作用下受熱分解，化學(xué)方程式為：
H₂C₂O₄•3H₂O$→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$ CO₂↑+CO↑+4H₂O
（1）下列可用作草酸分解制取氣體的裝置是d（填字母編號(hào)）．

【問題討論】用圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

（2）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置氣密性．
（3）進(jìn)入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是c、a（填字母編號(hào)）．
a．濃硫酸       b．澄清的石灰水      c．氫氧化鈉溶液
（4）B裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳是否被氫氧化鈉溶液完全吸收．
（5）對(duì)D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：
①加熱前排出裝置中的空氣，避免發(fā)生安全事故． ②停止加熱后使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收．
（6）寫出D裝置中所發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)化學(xué)方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，或FeO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂，或Fe₃O₄+4CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂．
【數(shù)據(jù)分析與計(jì)算】【資料2】鐵的常見氧化物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

鐵的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)	77.8%	70.0%	72.4%

（7）稱取鐵紅樣品10.0g，用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
①D中充分反應(yīng)后得到Fe粉的質(zhì)量為m g，則14.0＜m＜15.56．
②實(shí)驗(yàn)前后稱得E裝置增重6.6g，則此鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是76%．
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】
反思1：本實(shí)驗(yàn)中如果缺少C裝置（不考慮其它因素），則測(cè)得樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏�。ㄌ睢捌�小”、“不變”或“偏大”）．
反思2：請(qǐng)指出【問題討論】中實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)明顯缺陷沒有處理尾氣 ．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)草酸分解的條件可以判斷制取氣體的裝置；
（2）要熟悉各種儀器的名稱、用途和使用方法；
（3）氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳，濃硫酸能夠吸收水蒸氣；
（4）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
（5）一氧化碳和空氣或氧氣混合達(dá)到一定程度時(shí)，遇明火或加熱會(huì)發(fā)生爆炸；
（6）高溫條件下，一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，和氧化亞鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，和四氧化三鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
（7）根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計(jì)算鐵的質(zhì)量范圍；
根據(jù)反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量可以計(jì)算則此鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
堿石灰能夠吸收水蒸氣和二氧化碳；
一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中會(huì)污染環(huán)境．

解答 解：（1）草酸分解需要濃硫酸參加，并且需要加熱，應(yīng)該用d裝置作為發(fā)生裝置．
故填：d．
（2）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置氣密性．
故填：檢查裝置氣密性．
（3）進(jìn)入D中的氣體是純凈、干燥的CO，則A、C中的試劑依次是氫氧化鈉溶液、濃硫酸，分別用來吸收二氧化碳和水蒸氣．
 故填：c；a．
（4）B裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳是否被氫氧化鈉溶液完全吸收．
故填：檢驗(yàn)二氧化碳是否被氫氧化鈉溶液完全吸收．
（5）對(duì)D裝置加熱前和停止加熱后，都要通入過量的CO，其作用分別是：排出裝置中的空氣，避免發(fā)生安全事故，使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收．
故填：排出裝置中的空氣，避免發(fā)生安全事故；使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收．
（6）高溫條件下，一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，和氧化亞鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，和四氧化三鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，F(xiàn)eO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂，F(xiàn)e₃O₄+4CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，或FeO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂，或Fe₃O₄+4CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4CO₂．
（7）①鐵粉質(zhì)量最大為：10.0g×77.8%=7.78g，最小為：10.0g×70.0%=7.0g，因此D中充分反應(yīng)后得到Fe粉的質(zhì)量為mg時(shí)，則7.0＜m＜7.78．
故填：7.0；7.78．
②實(shí)驗(yàn)前后稱得E裝置增重6.6g，說明反應(yīng)生成了6.6g二氧化碳，6.6g二氧化碳最大氧元素一半來自于鐵紅，鐵紅中的氧元素質(zhì)量為：6.6g×$\frac{32}{44}$×100%÷2=2.4g，
則此鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：$\frac{10.0g-2.4g}{10.0g}$×100%=76%，
故填：76%．
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】
反思1：本實(shí)驗(yàn)中如果缺少C裝置（不考慮其它因素），部分水蒸氣會(huì)進(jìn)入E裝置中，導(dǎo)致測(cè)定的二氧化碳質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致測(cè)得樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏�。�
故填：偏�。�
反思2：【問題討論】中實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)明顯缺陷沒有處理尾氣，會(huì)導(dǎo)致一氧化碳進(jìn)入空氣中污染環(huán)境．
故填：沒有處理尾氣．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．